專(zhuān)利名稱(chēng)：香煙濾器的制作方法
香煙濾器
本發(fā)明涉及香煙濾器(cigarette filter)和改良的濾器材料(filter material)。
香煙煙霧包含多種有害成分。在煙草煙霧中對(duì)吸煙者健康有害的一種重 要的成分是焦油，其由許多種致癌成分組成。在可商購(gòu)的香煙中，煙中的焦 油含量通過(guò)濾器減少。通常，為此目的使用有機(jī)濾器材料如纖維素或改性纖 維素(如乙酸纖維素)。在進(jìn)一步的有毒和有害化合物中可發(fā)現(xiàn)許多金屬和氧 化劑。金屬和氧化劑的組合能損害人體健康。煙草煙霧中的其它有害成分尤 其是一氧化碳、氫氰酸、乙醛和曱醛、亞硝胺類(lèi)、二氧化硫、酚類(lèi)、汞、鎳、 鐵、銅、鉻、鋁、釩、鉛、鈷、硅、鈦、錳、鋅、鎘、鋇、鍶和砷化合物， 通過(guò)通用濾器僅能吸附或吸收少量這些化合物。因此已研發(fā)了幾種特殊濾器 以減少香煙煙霧中這些化合物的濃度。
EP 0 351 252 A2公開(kāi)了用于結(jié)合煙草煙霧中一氧化氮(NO)的濾器吸收 劑。其中能絡(luò)合NO的亞鐵離子被含巰基的低分子量配體絡(luò)合，然后其以水 溶液浸滲在常規(guī)濾器材料(例如纖維素基濾器)上。
其它金屬類(lèi)香煙濾器由WO 2004/002247 A2已知。其中使用稀土元素、 鋯和錳的氧化物或氬氧化物的催化活性來(lái)消除毒性化合物如一氧化碳、NOx、 亞硝胺類(lèi)、醛類(lèi)、芳族胺類(lèi)、硫酸鹽和磷磺酸鹽(phosphor sulfonate)以及金 屬鎘、4泉和4爭(zhēng)。
包含在血紅蛋白中發(fā)現(xiàn)的外啉環(huán)金屬絡(luò)合物的煙草煙霧濾器公開(kāi)于EP 0 720 434 Bl。這些濾器能滅活香煙煙霧中的氧化自由基(oxidative radical)如 (V、 H202、 NO和其它有機(jī)自由基(organic radical)如異戊二烯自由基、過(guò)氧 化自由基、烷氧基自由基。
US 4,53,947描述了用巰基乙磺酸("mesna")浸漬濾器材料使濾器材料容 納化合物的程度受限，該濾器材料能將香煙煙霧中的曱醛、丙烯醛和氫氰酸 的含量減少10至25%。
在US 2005/0133050 Al中公開(kāi)了 一種包含共價(jià)結(jié)合至無(wú)機(jī)分子篩基底 (例如沸石)的硫代烷基曱硅烷基的無(wú)機(jī)濾器，以從香煙煙霧中吸收汞和鎘。
香煙煙霧中的金屬污染物以及氧化劑過(guò)氧化氫、過(guò)氧自由基、氧化氮等 (和有時(shí)其組合)對(duì)人細(xì)胞產(chǎn)生破壞作用，導(dǎo)致細(xì)胞收縮、功能性缺損和細(xì)胞死亡?；谙銦煙熿F成分的氧化性損傷是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、COPD(慢性阻 塞性肺疾病)和癌癥的主要因素。用香煙煙霧提取物處理的血管內(nèi)皮細(xì)胞的 培養(yǎng)物產(chǎn)生與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)的典型癥狀，如細(xì)胞骨架分解、細(xì)胞間連接
的破壞和壞死細(xì)胞死亡引起的低生存力(Bernhard等人，F(xiàn)ASEB J (2003) 17: 2302-2304,在線文章10.1096/g .03- 0312ge)。特殊的還原化合物(reducing compound)如阿托伐他汀和N-乙酰基半胱氨酸使細(xì)胞生存力提高到?jīng)]有經(jīng)有 害香煙煙霧提取物處理的細(xì)胞的程度。
動(dòng)脈粥樣硬化由血管壁損傷引發(fā)，然后是通過(guò)單核細(xì)胞滲入內(nèi)膜、形成 泡沫細(xì)胞導(dǎo)致脂肪條纟丈、血管平滑肌層進(jìn)行重排和脂質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)的積 聚。而且，炎性過(guò)程導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化形成且可在疾病的所有階段觀察到， 尤其是在早期臨床仍然無(wú)癥狀的(silent)階段。這些過(guò)程的有害結(jié)果是動(dòng)脈粥 樣硬化斑塊形成、斑塊破裂、血栓形成和動(dòng)脈血流量的減少，最終導(dǎo)致缺氧 和組織損傷。血管內(nèi)皮最初的損傷是由許多因素引起，如物理剪切應(yīng)力、化 學(xué)損傷和氧化損傷(例如LDL氧化)和免疫應(yīng)激(immunological stress)。這些 作用的組合進(jìn)一步加重該癥狀，例如氧化應(yīng)激增加力或壓力的敏感性。已發(fā) 現(xiàn)吸煙是發(fā)生早期動(dòng)脈粥樣硬化病變的最重要的危險(xiǎn)因素。香煙煙霧嚴(yán)重影 響血小板和單核細(xì)胞粘連并增加內(nèi)皮細(xì)胞的粘性從而導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑 塊的形成。
本發(fā)明的目的是，從污染空氣，尤其是香煙煙霧中通過(guò)針對(duì)滅活或吸收 有害的氧化性化合物的濾器從而清除這類(lèi)化合物，例如預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化。
因此，本發(fā)明提供濾器材料，其特征在于所述濾器材料基本上由有機(jī)材 料組成，且包含共價(jià)結(jié)合的活性巰基，基本上不含絡(luò)合劑。優(yōu)選該濾器材料 在香煙(煙霧)濾器中使用。該有機(jī)濾器材料能去除香煙煙霧中的有害金屬成 分(最主要的為鎘，但也有Cu、 Cr、 M、 Pb、 Hg、 V、 Al)且還能減少有害氧 化劑如過(guò)氧化氬、過(guò)氧自由基和氧化氮。先前已表明，僅防止一種因素 (group),例如通過(guò)金屬吸附，不足以提供內(nèi)皮細(xì)胞中的氧化保護(hù)(Bernhard 等人，F(xiàn)ASEB J (2005) 19, 1096-1107)。因此根據(jù)本發(fā)明的濾器材料才是供的組 合保護(hù)作用提供了本質(zhì)上的改進(jìn)，例如預(yù)防吸煙者的動(dòng)脈粥樣硬化。
因此本發(fā)明還提供改進(jìn)的吸煙用濾器，其特征為含有另外引入的巰基 (thiol group)。與其它更復(fù)雜的濾器(如公開(kāi)于EP 0 720 434 Bl或US 2005/0133050 Al中的濾器)不同，本發(fā)明的濾器可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知的標(biāo)準(zhǔn) 硫醇化技術(shù)？ 1入巰基，從而由標(biāo)準(zhǔn)(香煙)濾器材料容易的制備。巰基與-SH或硫氫基同義。根據(jù)本發(fā)明證實(shí)，這些基團(tuán)出人意料地是用 于在香煙煙霧中特異過(guò)濾和去毒作用的活性(或功能活性)基團(tuán)。這種活性能 使有害氧化性化合物的氧化還原失活，并能吸附存在于煙霧中的有害金屬，
如汞、鎘、銅、鎳、鉛、釩或鋁。香煙中的氧化劑能氧化細(xì)胞蛋白(Bernhard 等人(2005),同上)。通過(guò)與濾器材料中的巰基接觸和反應(yīng)，所述氧化劑被中 和、還原或失去其有害活性。巰基易于絡(luò)合金屬離子，尤其是元素周期表中 的高原子序數(shù)金屬(highordermetal)。為保證巰基本身不減少其活性，它們優(yōu) 選基本上不含這類(lèi)金屬，但少量金屬雜質(zhì)在新的濾器中是容許的，不會(huì)產(chǎn)生 嚴(yán)重影響。例如Cd在每支香煙的香煙煙霧中的含量為0.5至1.5昭。為保持 過(guò)濾能力，因此濾器材料中的雜質(zhì)的量基本上小于該量的10%。最好是每支 煙雜質(zhì)的量是從檢測(cè)不到至0.005(ig。當(dāng)然，優(yōu)選是在用作濾器之前在濾器 材料中沒(méi)有絡(luò)合劑或沒(méi)有可檢測(cè)到的絡(luò)合劑的高純度。所述濾器材料基本上 由有機(jī)材料，優(yōu)選有機(jī)纖維材料組成。在本說(shuō)明書(shū)中，無(wú)機(jī)雜質(zhì)仍可能由制 備過(guò)程產(chǎn)生，該雜質(zhì)是常規(guī)(有機(jī))濾器中存在的雜質(zhì)范圍內(nèi)的雜質(zhì)。然而， 最優(yōu)選該濾器不含無(wú)機(jī)雜質(zhì)。優(yōu)選該濾器材料用于過(guò)濾氣體或主要是過(guò)濾氣 體物質(zhì)，或?yàn)橄銦煘V器，或也用于從氣體中過(guò)濾固體粉塵。
在一個(gè)優(yōu)選的應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的濾器材料是用于吸煙草或藥草產(chǎn)品 的濾器。然而，根據(jù)本發(fā)明的濾器材料也可在大規(guī)格濾器中使用，例如空調(diào) 或通風(fēng)系統(tǒng)(venting systems)。尤其是在汽車(chē)中使用時(shí)這些濾器提供了座艙空 氣質(zhì)量的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，因?yàn)榇嬖谟谄?chē)排氣的粉塵中的有害物質(zhì)和金屬可被 清除或去毒化。該濾器可容易地改裝以使其結(jié)合或去毒化能力維持許多周或 幾個(gè)月。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該濾器材料的巰基是氧化還原活性的。該活 性確保有害氧化劑的還原和香煙煙霧的去毒化。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述濾器材料為基于瓊脂糖、纖維素 或改性纖維素，優(yōu)選乙?；w維素或硝基纖維素的濾器。這些有機(jī)材料是巰 基或硫氫基(sulfhydryl groups)的優(yōu)良載體。所述有機(jī)材料可通過(guò)常用化學(xué)技 術(shù)處理以共價(jià)結(jié)合官能巰基(Feist等人，Biochemistry (1981) 20(15), 4243-4246)。
優(yōu)選，所述巰基通過(guò)連接分子連接至有機(jī)濾器材料上。在合成期間，所 述連接分子可單獨(dú)或與巰基一起加入，例如通過(guò)^f吏用包含兩種特征的試劑， 例如巰基烷基成分。使用這種連接部分(linkermoiety)確保巰基具有更好的靈活性(flexibility)和反應(yīng)性，從而優(yōu)化濾器的氧化還原活性。
優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明的濾器材料的巰基用于從煙霧中去除有害物質(zhì)。所述 巰基也導(dǎo)致濾器材料吸附或吸收特性改變，從而導(dǎo)致從煙霧中更好地去除有 害成分如金屬。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾器材料的巰基由一種殘基(residue)或 殘基的組合提供，該殘基選自半胱氨酸、N-乙酰基半胱氨酸、巰基Ci，8-烷基、 巰基C"r鏈烯基、巰基C，.s-炔基(alkinyl)、巰基d.r烷氧基和巰基苯基。這 些殘基可通過(guò)有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中已知的常用方法連接至原來(lái)的有機(jī)濾器材料 (raw organic filter material)上。而且，這些基團(tuán)在吸煙條件下的有機(jī)濾器材料 中是熱穩(wěn)定的。
本發(fā)明另 一方面是包含上述濾器材料的煙霧濾器。例如該濾器可以以不 同密度僅包含上述濾器材料，該密度可由技術(shù)熟練人員針對(duì)每種具體使用而 調(diào)整。濾器也可包含不同的濾器材料，例如一部分普通的煙霧濾器和一部分 本發(fā)明的濾器材料。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的濾器包含水分供應(yīng)成分(moisture supplying component)。該水分供應(yīng)成分改善巰基的過(guò)濾特性。水分增加巰基的反應(yīng)性， 從而提高過(guò)濾質(zhì)量。尤其優(yōu)選濕濾器或?yàn)V器材料。
優(yōu)選所述水分供應(yīng)成分是包含含水液體的可破裂膠嚢。所述膠嚢能通過(guò) 輕微壓力破碎，例如直接由使用者施加，該膠嚢可附著在濾器上或?yàn)V器內(nèi)。 一旦破裂，該濾器材料被所述液體浸濕以改善過(guò)濾效率。
本發(fā)明還提供包含上述濾器的香煙。
另一方面，例如，所述濾器也可用作煙嘴(cigaretteholder)的一部分，以 重復(fù)使用。
本發(fā)明另 一方面是制備上述濾器材料的方法，包括將含巰基的小分子共 價(jià)結(jié)合至有機(jī)材料的步驟。同樣，該巰基可通過(guò)通常的化學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移至有機(jī) 材料上。
此外，本發(fā)明制備濾器的方法包括將濾器材料加入原濾器(raw filter)中 的步驟。當(dāng)然，只要該濾器材料用在濾器中，該濾器材料也可被成形或壓成 所需形式以用作濾器。 '
本發(fā)明還提供制備香煙的方法，包括將本發(fā)明的濾器以如下方式功能性 地連接至可以點(diǎn)燃抽吸的(smokeable)產(chǎn)品上的步驟，該方式使在吸煙時(shí)煙霧 能通過(guò)濾器。
7此外還提供制備煙嘴的方法，包括將本發(fā)明的濾器加入常規(guī)煙嘴的步 驟。常規(guī)煙嘴可以是任何成形的材料，優(yōu)選中空的，其可夾持香煙并使香煙
煙霧流通過(guò)夾持器(holder)。
如上所述，本發(fā)明的濾器材料的去毒化作用除了例如吸煙用的煙霧濾器 外也可用在其它濾器中。本發(fā)明的濾器材料的一種優(yōu)選的用途為用于通風(fēng)系 統(tǒng)中，優(yōu)選用在汽車(chē)通風(fēng)系統(tǒng)中，例如作為常規(guī)濾器的實(shí)質(zhì)部分。所有給予 上述煙霧濾器的選項(xiàng)，如浸濕以給予更好的效率，也可用于通風(fēng)系統(tǒng)。
本發(fā)明進(jìn)一步通過(guò)下述附圖和實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，并非將其限制于此。

圖1:濾器的示意圖，該濾器中部為具有巰基的材料，兩側(cè)部分是常規(guī)
濾器。大箭頭表示氣流。
圖2:用香煙煙霧瓊脂糖對(duì)照，巰基丙基瓊脂糖(Thiopropylsepharose):
SH-濾過(guò)的煙霧處理后的細(xì)胞生存力的圖示。
實(shí)施例細(xì)胞生存力
將常規(guī)香煙濾器分成兩半。將瓊脂糖珠(對(duì)照)或巰基丙基-瓊脂糖珠(活 性琉基)置于兩半之間，如圖1所示。將香煙煙霧推過(guò)濾器，其壓力和速度 相當(dāng)于人通常吸煙的水平(35 ml/2秒，然后是28秒的停頓)。濾過(guò)的煙霧通 過(guò)在37。C鼓泡通過(guò)細(xì)胞生長(zhǎng)培養(yǎng)基而收集為提取液，然后將其用于處理人內(nèi) 皮細(xì)胞(HUVEC)。將細(xì)胞用該提取液培養(yǎng)24小時(shí)。之后，根據(jù)制造商說(shuō)明 書(shū)通過(guò)XTT試驗(yàn)(Proliferation Kit II, XTT; Roche Diagnostics GmbH, Vienna, Austria)檢測(cè)細(xì)胞生存力。該試驗(yàn)檢測(cè)四唑東肯鹽XTT至?xí)踬?zèng)染料的裂解，該 裂解僅在代謝活性的細(xì)胞中發(fā)生。結(jié)果以圖2的圖示給出，其表明用不含巰 基的濾器(瓊脂糖對(duì)照)處理的細(xì)胞生存力低，而用通過(guò)有機(jī)巰基濾器的煙霧 處理的細(xì)胞的生存力高。
權(quán)利要求
1.濾器材料，其特征在于所述濾器材料基本上由有機(jī)材料組成，且包含共價(jià)結(jié)合的活性巰基，基本上不含絡(luò)合劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾器材料，其中所述濾器材料適合于在吸煙草或吸藥草產(chǎn)品時(shí)所用的濾器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濾器材料，其特征在于所述巰基是氧化還 原活性的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的濾器材料，其特征在于所述濾器是 瓊脂糖、纖維素或改性纖維素、優(yōu)選乙?；w維素或硝基纖維素濾器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的濾器材料，其特征在于巰基通過(guò)連 接分子連接至有機(jī)材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 5任一項(xiàng)所述的濾器材料，其特征在于所述巰基用 于從煙霧中去除有害物質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 6任一項(xiàng)所述的濾器材料，其特征在于所述巰基由 一種殘基或殘基的組合提供，該殘基選自半胱氨酸、N-乙?；腚装彼帷€基Q.s-烷基、巰基d-r鏈烯基、巰基CL8-炔基、巰基d—8-烷氧基和巰基苯基。
8. 煙霧濾器，其特征在于其包含根據(jù)權(quán)利要求1 - 7任一項(xiàng)所述的濾器 材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾器，其特征在于其包含水分供應(yīng)成分。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的濾器，其特征在于該水分供應(yīng)成分的水分改 善巰基的過(guò)濾特性。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的濾器，其特征在于該水分供應(yīng)成分是含水液 體的可破裂膠嚢。
12. 香煙，其特征在于其包含根據(jù)權(quán)利要求8-U任一項(xiàng)所述的濾器。
13. 煙嘴，其特征在于其包含根據(jù)權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)所述的濾器。
14. 制備權(quán)利要求1 - 7所述的濾器材料的方法，其包括將含巰基的小分 子共價(jià)結(jié)合至有機(jī)材料的步驟。
15. 制備權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)所述的濾器的方法，其包括將權(quán)利要求 1 -7所述的濾器材料加入原濾器中的步驟。
16. 制備權(quán)利要求12所述的香煙的方法，其包含將權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)所述的濾器以如下方式功能性地連接至可以點(diǎn)燃抽吸的產(chǎn)品上的步驟，該 方式使在吸煙時(shí)煙霧能通過(guò)濾器。
17. 制備權(quán)利要求13所述的煙嘴的方法，其包含將權(quán)利要求8 - 11任一 項(xiàng)所述的濾器加入常規(guī)煙嘴中的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 7任一項(xiàng)所述的濾器材料在通風(fēng)系統(tǒng)中，優(yōu)選在汽 車(chē)通風(fēng)系統(tǒng)中的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供香煙濾器材料、濾器和包含該濾器的香煙、以及制備它們的方法，其特征在于所述濾器材料基本上是有機(jī)材料且包含共價(jià)結(jié)合的活性巰基，基本上不含絡(luò)合劑。
文檔編號(hào)B31C99/00GK101316524SQ200680044805
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者喬格·威克, 戴維·伯恩哈德 申請(qǐng)人:威克免疫診斷和咨詢(xún)兩合公司